CN109659984B - 适用于多种调频措施的agc协调控制方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于多种调频措施的AGC协调控制方法、装置及系统，包括获取直流频率控制的动作死区门槛；获取发电机组的一次调频动作门槛；按照发电机组的一次调频动作逻辑进行发电机组分类；采集电网的实际运行状态，并与所述直流频率控制的动作死区门槛和发电机组的一次调频动作门槛相比，根据比较结果发出设定的协调控制信号至对应类的发电机组。本发明通过将分中心控制区的AGC设置为基于时序和频率偏差大小的协调控制，不仅能够减少多种调节措施的反向调节，还能够减少异步互联电网频率的大幅波动，大大提高频率控制水平的目标。
Description
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种适用于多种调频措施的AGC协调控制方法、装置及系统。
背景技术
随着我国直流工程规模不断扩大，直流输电运行方式对交流系统的稳定影响不断加深，与受端负荷中心系统相比，送端能源基地的交流系统普遍具有规模小、装机规模大、网架结构薄弱等特点，系统发生扰动后送端交流系统频率问题更加突出，为了保证异步电网的安全运行，调度机构会投入包括水火电机组一次调频、直流频率控制(FrequencyControl，FC)、自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)等多种调频措施，但这些调频措施在不同时间尺度下对系统频率的影响和调频特性不同，调频资源之间也存在交互作用影响，一旦控制策略设计不当，极易引发系统频率振荡，威胁到电网的安全稳定运行。
现有文献《直流频率限制控制(FLC)功能在云南异步联网中的应用》的仿真分析公开了利用直流频率限制器(frequency limitation control，FLC)能够提高送端孤岛系统抵御功率扰动的能力，增强孤岛系统频率的稳定性。现有文献《基于RTDS的云南电网与南方电网主网异步联网运行控制特性分析》中公开了综合利用机组调频能力、直流频率控制、稳控和高周切机措施，能够实现孤岛系统频率的有效控制。现有文献《抽水蓄能电站与常规水电、火电联合运行效益分析》中考虑了水电和火电的协调控制问题，建立了黑麋峰抽水蓄能电站，通过在汛期和枯水期调整功率，同时释放火电项目的调峰压力，使其尽可能在基荷位置运行，该抽水蓄能电站与常规水电火电联合运行，减少甚至避免弃水调峰损失，增加火电利用小时，降低了运行成本。
综上可以看出，现有技术中研究的调频资源协调控制主要局限于常规的水、火电和新能源等资源或局限于直流频率控制装置本身的控制要求，并未针对新型的调频措施直流频率控制结合不同调频措施差异进行多源能源的协调控制。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种适用于多种调频措施的AGC协调控制方法、装置及系统，通过将分中心控制区的AGC设置为基于时序和频率偏差大小的协调控制，不仅能够减少多种调节措施的反向调节，还能够减少异步互联电网频率的大幅波动，大大提高频率控制水平的目标。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种适用于多种调频措施的AGC协调控制方法，包括：
获取直流频率控制的动作死区门槛；
获取发电机组的一次调频动作门槛；
按照发电机组的一次调频动作逻辑进行发电机组分类；
采集电网的实际运行状态，并与所述直流频率控制的动作死区门槛和发电机组的一次调频动作门槛相比，根据比较结果发出设定的协调控制信号至对应类的发电机组。
优选地，所述直流频率控制的动作死区门槛为按电网最大发电单元装机容量故障跳闸后的最大频率偏差，其计算公式为：
式中：ΔP为电网最大的发电单元装机容量，B为电网的频率偏差系数。
优选地，所述直流频率控制的整体动作量的计算公式为：
式中，Δf为电网频率偏差，Δfth为直流频率控制的动作死区门槛，K为比例增益系数，Ts为延迟时间常数，一般为1-3秒，Pfc(s)为直流频率控制的整体动作量。
优选地，所述发电机组包括水电机组和火电机组；
所述获取发电机组的一次调频动作门槛，具体为：获取水电机组和火电机组的一次调频动作门槛；
所述按照发电机组的一次调频动作逻辑进行发电机组分类，具体为：按照水电机组和火电机组的一次调频动作逻辑分别进行水电机组和火电机组的分类。
优选地，所述按照发电机组的一次调频动作逻辑进行发电机组分类，具体为：
将一次调频动作后闭锁AGC信号的发电机组分为闭锁类发电机组；
将一次调频动作后将一次调频信号和AGC动作信号叠加的发电机组分为叠加类发电机组。
优选地，所述采集电网的实际运行状态，并与所述直流频率控制的动作死区门槛和发电机组的一次调频动作门槛相比，根据比较结果发出设定的协调控制信号至对应类的发电机组，具体为：
当电网未发生大的功率扰动，且电网频率在小于直流频率控制的动作死区门槛内波动时，控制直流频率控制不参与频率控制；
当电网频率偏差超出火电机组一次调频动作门槛，则控制AGC按照指定的控制模式进行调节需求计算，若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向不一致时，则控制AGC优先将调节需求分配给水电机组和叠加类的火电机组，剩余部分不再分配，留给下一轮可参与分配的水电机组和叠加类的火电机组；若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向一致时，则控制AGC优先将调节需求分配给火电机组，剩余部分分配和水电机组；
当电网频率偏差超出水电机组一次调频动作门槛，则控制AGC按照指定的控制模式进行调节需求计算，若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向不一致时，则控制AGC优先将调节需求只分配给叠加类的水电机组和火电机组；若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向一致时，则控制AGC优先将调节需求分配给水电机组，剩余部分分配给火电机组。
优选地，所述采集电网的实际运行状态，并与所述直流频率控制的动作死区门槛和发电机组的一次调频动作门槛相比，根据比较结果发出设定的协调控制信号至对应类的发电机组，还包括：
当电网发生大的功率缺少，或出现盈余扰动时，则控制AGC获取直流频率控制的整体动作量；
控制AGC计算出全网功率缺少总量，并控制AGC根据计算出来的全网功率缺少总量按照水电机组、火电机组的优先级和最大调节能力依次进行调节量分配，直到所有全网功率缺少总量全部分配结束。
优选地，所述全网功率缺少总量的计算公式为：
ΔPloss＝Δf*B+ΔPFC
式中，ΔPloss为全网功率缺少总量，Δf为电网频率偏差，ΔPFC为直流频率控制的动作量。
第二方面，本发明提供了一种适用于多种调频措施的AGC协调控制装置，包括：
第一获取单元，用于获取直流频率控制的动作死区门槛；
第二获取单元，用于获取发电机组的一次调频动作门槛；
分类单元，用于按照发电机组的一次调频动作逻辑进行发电机组分类；
协调单元，用于采集电网的实际运行状态，并与所述直流频率控制的动作死区门槛和发电机组的一次调频动作门槛相比，根据比较结果发出设定的协调控制信号至对应类的发电机组。
第三方面，本发明提供了一种适用于多种调频措施的AGC协调控制系统，包括
处理器，适于实现各指令；以及
存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行第一方面中任一项所述的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的一种适用于多种调频措施的AGC协调控制方法、装置及系统，通过将分中心控制区的AGC设置为基于时序和频率偏差大小的协调控制，不仅能够减少多种调节措施的反向调节，还能够减少异步互联电网频率的大幅波动，大大提高频率控制水平的目标，有效解决了异步互联电网转动惯量大大下降、存在的直流频率控制、水电机组一次调频、火电机组一次调频和AGC多种调频措施协调不当容易导致频率大幅波动的问题。
附图说明
图1为本发明一种实施例的直流频率控制的动作逻辑流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
针对异步运行电网的频率控制需求，一般在区域电网调度中心(一般称为分部调度中心，简称分调)建立一个区域级调度控制区，主要负责对电网的频率控制；本发明实施例提出了一种适用于多种调频措施的AGC协调控制方法，用于在区域级调度控制区中执行，具体包括以下步骤：
(1)获取直流频率控制的动作死区门槛；在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述直流频率控制的动作逻辑为一阶惯性环节，直流频率控制实时监测电网频率偏差(即电网实际频率与电网额定频率的差值)，首先对电网频率偏差进行判断，如果电网频率偏差低于动作死区门槛，那么输出结果为0，如果电网频率偏差大于动作死区门槛，那么再通过一个惯性环节对电网频率偏差进行滤波，再将滤波结果利用比例增益系数进行放大，放大后的结果作为直流频率的输出结果，具体参见图1；
所述直流频率控制的动作死区门槛为按电网最大发电单元装机容量故障跳闸后的最大频率偏差，其计算公式为：
式中：ΔP为电网最大的发电单元装机容量，B为电网的频率偏差系数。
所述直流频率控制的整体动作量的计算公式为：
式中，Δf为电网频率偏差，Δfth为直流频率控制的动作死区门槛，K为比例增益系数，所述比例增益系数按照直流固有特性进行设置，例如设置谓3000MW/0.1Hz；Ts为延迟时间常数，一般为1-3秒，Pfc(s)为直流频率控制的整体动作量。
(2)获取发电机组的一次调频动作门槛；
(3)按照发电机组的一次调频动作逻辑进行发电机组分类；
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述发电机组包括水电机组和火电机组；所述步骤(2)具体为：获取水电机组和火电机组的一次调频动作门槛，具体实施时，按照国家相关标准要求，水电机组的一次调频动作门槛为0.05Hz，火电机组的一次调频动作门槛为0.033Hz；所述步骤(3)具体为：按照水电机组和火电机组的一次调频动作逻辑分别进行水电机组和火电机组的分类；优选地，所述按照发电机组的一次调频动作逻辑进行发电机组分类，具体为：
将一次调频动作后闭锁AGC信号的发电机组分为闭锁类发电机组；
将一次调频动作后将一次调频信号和AGC动作信号叠加的发电机组分为叠加类发电机组；
(4)采集电网的实际运行状态，并与所述直流频率控制的动作死区门槛和发电机组的一次调频动作门槛相比，根据比较结果发出设定的协调控制信号至对应类的发电机组；在本发明实施例的一种具体实施方式中，具体为：
(4.1)当电网未发生大的功率扰动，且电网频率在小于直流频率控制的动作死区门槛内波动时(即电网发生正常的频率波动)，控制直流频率控制不参与频率控制，此时，AGC不考虑与直流频率控制的协调控制，主要考虑AGC与水电机组、火电机组一次调频的协调配合，具体地：
(4.2)当电网频率偏差超出火电机组一次调频动作门槛，则控制AGC按照指定的控制模式(例如采用频率及联络线功率控制模式)进行调节需求计算，若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向不一致时(比如主站AGC计算的调节需求要求机组增加出力，而机组一次调频动作要求火电机组减出力时)，则控制AGC优先将调节需求分配给水电机组和叠加类的火电机组，剩余部分不再分配，留给下一轮可参与分配的水电机组和叠加类的火电机组；若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向一致时，则控制AGC优先将调节需求分配给火电机组，剩余部分分配和水电机组；
(4.3)当电网频率偏差超出水电机组一次调频动作门槛，则控制AGC按照指定的控制模式(例如采用频率及联络线功率控制模式)进行调节需求计算，若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向不一致时，则控制AGC优先将调节需求只分配给叠加类的水电机组和火电机组；若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向一致时，则控制AGC优先将调节需求分配给水电机组，剩余部分分配给火电机组。
进一步地，在本发明的一种具体实施例中，所述采集电网的实际运行状态，并与所述直流频率控制的动作死区门槛和发电机组的一次调频动作门槛相比，根据比较结果发出设定的协调控制信号至对应类的发电机组，还包括：
(4.4)当电网发生大的功率缺少(例如网内机组跳闸或受入直流故障闭锁)，或出现盈余扰动(例如送出直流闭锁)时，则控制AGC获取直流频率控制的整体动作量；
控制AGC计算出全网功率缺少总量，并控制AGC根据计算出来的全网功率缺少总量按照水电机组、火电机组的优先级和最大调节能力依次进行调节量分配(即按照水电机组、叠加类火电机组和闭锁类机组的优先级顺序进行分配)，直到所有全网功率缺少总量全部分配结束，实现了电网频率的在稳态情况下的平稳运行和大扰动下的快速恢复；
优选地，所述全网功率缺少总量的计算公式为：
ΔPloss＝Δf*B+ΔPFC
式中，ΔPloss为全网功率缺少总量，Δf为电网频率偏差，ΔPFC为直流频率控制的动作量。
实施例2
本发明实施例提供了一种适用于多种调频措施的AGC协调控制装置，包括：
第一获取单元，用于获取直流频率控制的动作死区门槛；
第二获取单元，用于获取发电机组的一次调频动作门槛；
分类单元，用于按照发电机组的一次调频动作逻辑进行发电机组分类；
协调单元，用于采集电网的实际运行状态，并与所述直流频率控制的动作死区门槛和发电机组的一次调频动作门槛相比，根据比较结果发出设定的协调控制信号至对应类的发电机组。
优选地，所述发电机组包括水电机组和火电机组；所述第二获取单元用于获取水电机组和火电机组的一次调频动作门槛，具体实施时，按照国家相关标准要求，水电机组的一次调频动作门槛为0.05Hz，火电机组的一次调频动作门槛为0.033Hz；
所述分类单元用于按照水电机组和火电机组的一次调频动作逻辑分别进行水电机组和火电机组的分类；更优选地，用于按照水电机组和火电机组的一次调频动作逻辑分别进行水电机组和火电机组的分类，具体为：
将一次调频动作后闭锁AGC信号的发电机组分为闭锁类发电机组；
将一次调频动作后将一次调频信号和AGC动作信号叠加的发电机组分为叠加类发电机组。
协调单元具体包括：
第一协调单元，用于当电网未发生大的功率扰动，且电网频率在小于直流频率控制的动作死区门槛内波动时(即电网发生正常的频率波动)，控制控制直流频率控制不参与频率控制；
第二协调单元，用于当电网频率偏差超出火电机组一次调频动作门槛，则控制AGC按照指定的控制模式(例如采用频率及联络线功率控制模式)进行调节需求计算，若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向不一致时(比如主站AGC计算的调节需求要求机组增加出力，而机组一次调频动作要求火电机组减出力时)，则控制AGC优先将调节需求分配给水电机组和叠加类的火电机组，剩余部分不再分配，留给下一轮可参与分配的水电机组和叠加类的火电机组；若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向一致时，则控制AGC优先将调节需求分配给火电机组，剩余部分分配和水电机组；
第三协调单元，用于当电网频率偏差超出水电机组一次调频动作门槛，则控制AGC按照指定的控制模式(例如采用频率及联络线功率控制模式)进行调节需求计算，若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向不一致时，则控制AGC优先将调节需求只分配给叠加类的水电机组和火电机组；若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向一致时，则控制AGC优先将调节需求分配给水电机组，剩余部分分配给火电机组；
第四协调单元，用于当电网发生大的功率缺少(例如网内机组跳闸或受入直流故障闭锁)，或出现盈余扰动(例如送出直流闭锁)时，则控制AGC获取直流频率控制的整体动作量；
控制AGC计算出全网功率缺少总量，并控制AGC根据计算出来的全网功率缺少总量按照水电机组、火电机组的优先级和最大调节能力依次进行调节量分配(即按照水电机组、叠加类火电机组和闭锁类机组的优先级顺序进行分配)，直到所有全网功率缺少总量全部分配结束，实现了电网频率的在稳态情况下的平稳运行和大扰动下的快速恢复；
优选地，所述全网功率缺少总量的计算公式为：
ΔPloss＝Δf*B+ΔPFC
式中，ΔPloss为全网功率缺少总量，Δf为电网频率偏差，ΔPFC为直流频率控制的动作量。
实施例3
本发明实施例提供了一种适用于多种调频措施的AGC协调控制系统，包括
处理器，适于实现各指令；以及
存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行实施例1中任一项所述的步骤。
综上所述：
本发明提出一种适用于多种调频措施的AGC协调控制方法、装置及系统，通过将分中心控制区的AGC设置为基于时序和频率偏差大小的协调控制，不仅能够减少多种调节措施的反向调节，还能够减少异步互联电网频率的大幅波动，大大提高频率控制水平的目标。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种适用于多种调频措施的AGC协调控制方法，其特征在于，包括：
获取直流频率控制的动作死区门槛；
获取发电机组的一次调频动作门槛；
按照发电机组的一次调频动作逻辑进行发电机组分类；
采集电网的实际运行状态，并与所述直流频率控制的动作死区门槛和发电机组的一次调频动作门槛相比，根据比较结果发出设定的协调控制信号至对应类的发电机组；
所述直流频率控制的动作死区门槛为按电网最大发电单元装机容量故障跳闸后的最大频率偏差，其计算公式为：
式中：ΔP为电网最大的发电单元装机容量，B为电网的频率偏差系数；
所述发电机组包括水电机组和火电机组；
所述获取发电机组的一次调频动作门槛，具体为：获取水电机组和火电机组的一次调频动作门槛；
所述按照发电机组的一次调频动作逻辑进行发电机组分类，具体为：按照水电机组和火电机组的一次调频动作逻辑分别进行水电机组和火电机组的分类；
所述按照发电机组的一次调频动作逻辑进行发电机组分类，具体为：
将一次调频动作后闭锁AGC信号的发电机组分为闭锁类发电机组；
将一次调频动作后将一次调频信号和AGC动作信号叠加的发电机组分为叠加类发电机组；
所述采集电网的实际运行状态，并与所述直流频率控制的动作死区门槛和发电机组的一次调频动作门槛相比，根据比较结果发出设定的协调控制信号至对应类的发电机组，具体为：
当电网未发生大的功率扰动，且电网频率在小于直流频率控制的动作死区门槛内波动时，控制直流频率控制不参与频率控制；
当电网频率偏差超出火电机组一次调频动作门槛，则控制AGC按照指定的控制模式进行调节需求计算，若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向不一致时，则控制AGC优先将调节需求分配给水电机组和叠加类的火电机组，剩余部分不再分配，留给下一轮可参与分配的水电机组和叠加类的火电机组；若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向一致时，则控制AGC优先将调节需求分配给火电机组，剩余部分分配和水电机组；
当电网频率偏差超出水电机组一次调频动作门槛，则控制AGC按照指定的控制模式进行调节需求计算，若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向不一致时，则控制AGC优先将调节需求只分配给叠加类的水电机组和火电机组；若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向一致时，则控制AGC优先将调节需求分配给水电机组，剩余部分分配给火电机组。
2.根据权利要求1所述的一种适用于多种调频措施的AGC协调控制方法，其特征在于：所述直流频率控制的整体动作量的计算公式为：
式中，Δf为电网频率偏差，Δfth为直流频率控制的动作死区门槛，K为比例增益系数，Ts为延迟时间常数，Pfc(s)为直流频率控制的整体动作量。
3.根据权利要求1所述的一种适用于多种调频措施的AGC协调控制方法，其特征在于：所述采集电网的实际运行状态，并与所述直流频率控制的动作死区门槛和发电机组的一次调频动作门槛相比，根据比较结果发出设定的协调控制信号至对应类的发电机组，还包括：
当电网发生大的功率缺少，或出现盈余扰动时，则控制AGC获取直流频率控制的整体动作量；
控制AGC计算出全网功率缺少总量，并控制AGC根据计算出来的全网功率缺少总量按照机水电机组、火电机组的优先级和最大调节能力依次进行调节量分配，直到所有全网功率缺少总量全部分配结束。
4.根据权利要求3所述的一种适用于多种调频措施的AGC协调控制方法，其特征在于：所述全网功率缺少总量的计算公式为：
ΔPloss＝Δf*B+ΔPFC
式中，ΔPloss为全网功率缺少总量，Δf为电网频率偏差，ΔPFC为直流频率控制的动作量。
5.一种适用于多种调频措施的AGC协调控制装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取直流频率控制的动作死区门槛；
第二获取单元，用于获取发电机组的一次调频动作门槛；
分类单元，用于按照发电机组的一次调频动作逻辑进行发电机组分类；
协调单元，用于采集电网的实际运行状态，并与所述直流频率控制的动作死区门槛和发电机组的一次调频动作门槛相比，根据比较结果发出设定的协调控制信号至对应类的发电机组；
所述直流频率控制的动作死区门槛为按电网最大发电单元装机容量故障跳闸后的最大频率偏差，其计算公式为：
式中：ΔP为电网最大的发电单元装机容量，B为电网的频率偏差系数；
所述发电机组包括水电机组和火电机组；
所述获取发电机组的一次调频动作门槛，具体为：获取水电机组和火电机组的一次调频动作门槛；
所述按照发电机组的一次调频动作逻辑进行发电机组分类，具体为：按照水电机组和火电机组的一次调频动作逻辑分别进行水电机组和火电机组的分类；
所述按照发电机组的一次调频动作逻辑进行发电机组分类，具体为：
将一次调频动作后闭锁AGC信号的发电机组分为闭锁类发电机组；
将一次调频动作后将一次调频信号和AGC动作信号叠加的发电机组分为叠加类发电机组；
所述采集电网的实际运行状态，并与所述直流频率控制的动作死区门槛和发电机组的一次调频动作门槛相比，根据比较结果发出设定的协调控制信号至对应类的发电机组，具体为：
当电网未发生大的功率扰动，且电网频率在小于直流频率控制的动作死区门槛内波动时，控制直流频率控制不参与频率控制；
当电网频率偏差超出火电机组一次调频动作门槛，则控制AGC按照指定的控制模式进行调节需求计算，若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向不一致时，则控制AGC优先将调节需求分配给水电机组和叠加类的火电机组，剩余部分不再分配，留给下一轮可参与分配的水电机组和叠加类的火电机组；若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向一致时，则控制AGC优先将调节需求分配给火电机组，剩余部分分配和水电机组；
当电网频率偏差超出水电机组一次调频动作门槛，则控制AGC按照指定的控制模式进行调节需求计算，若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向不一致时，则控制AGC优先将调节需求只分配给叠加类的水电机组和火电机组；若计算出来的调节需求方向与一次调频动作方向一致时，则控制AGC优先将调节需求分配给水电机组，剩余部分分配给火电机组。
6.一种适用于多种调频措施的AGC协调控制系统，其特征在于，包括
处理器，适于实现各指令；以及
存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1～4中任一项所述的方法。
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